论文部分内容阅读
表观遗传学是指基于非基因序列改变导致基因表达水平可遗传的变化,包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等。DNA甲基化水平受到从头合成、维持和去甲基化三个环节的动态调控。DNA去甲基化酶引发主动去甲基化。植物中的去甲基化酶REPRESSOR OF SILENCING1(ROS1)具有糖基化酶活性和裂解酶活性。在拟南芥、水稻作物中的生长发育、生物胁迫和非生物胁迫响应等性状中都表现出重要的作用。本研究利用CRISPR/Cas9基因编辑技术获得gmros1突变体,进行了基因组甲基化水平检测和生长表型观察,为探究ROS1在大豆中的生物学功能奠定研究基础。主要结果如下:1、根据基因的同源性在大豆中找到了三个GmROS1基因,结合基因结构、进化分析等将 Glyma.03G190800、Glyma.10G065900 和 Glyma.13G151000 分别命名为G GmROS1A、GmROS1B。通过多物种比对分析,发现 GmROS1L、GmROS1A、GmROS1B都具有高度保守的功能域ENDO3c和PFAM。进化树分析发现GmROS1L与紫花苜蓿中的一个拷贝MtrROS1L亲缘关系最近;GmROS1A与GmROS1B亲缘关系最近。2、以大豆品种东农50(DN50)为实验材料,进行了 GmROS1L、GmROS1A和GmROS1B的组织特异性表达分析。GmROS1L在花中表达量最高,与拟南芥ROS1的表达模式相似;GmROS1A和GmROS1B在种子中表达量最高,这种表达模式与DNA去甲基化酶家族中DME的表达模式相近。3、利用CRISPR/Cas9基因编辑技术分别构建GmROS1L、GmROS1A和GmROS1B的基因编辑载体,通过子叶节介导的遗传转化途径获得转化植株,经PCR、测序和dCAPS验证,筛选得到1种GmROS1L碱基缺失型纯合突变体,突变类型为外显子的第729位缺失1bp碱基C,导致第247位异亮氨酸提前终止翻译,命名为gmros1l-12C。4、通过甲基化组分析,发现gmros1l-12C主要影响转座子区域CHH类型的甲基化水平,与野生型相比甲基化水平明显升高。gmros1l-12C与野生型的差异甲基化区域集中在CHH类型中,发现hypoDMRs(30443)数量明显多于hyperDMRs(14839)。5、通过表型观察,发现gmros1l突变体植株与野生型植株相比分枝数增多、节间距变小、叶面积变小、百粒重增加的表型,株高和主茎节数无明显变化。